(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）の排気ガスカナル（１１０）の中の排気ガスラムダの測定のために備えられているラムダゾンデ（１２０）が、排気ガスカナル（１１０）と接続された測定ガス室（１８）の中に配置されている第一の電極（２０）を含み、酸素イオン伝導性の固体電解質を通して第一の電極（２０）と結合されている基準ガスカナル（２６）の中に配置された第二の電極（２４）を含んでおり、測定ガス室（１８）の中の酸素濃度に応じて測定ガス室（１８）から基準ガスカナル（２６）への酸素イオン流（Ｏ２−ｍ）及び基準ガスカナル（２６）から測定ガス室（１８）への酸素イオン流（Ｏ２−ｆ）に対応した正又は負のポンプ電流（ＩＰ）が発生する、ラムダゾンデ作動方法であって、酸素測定装置（１８０）が酸素イオン流（Ｏ２−ｍ、Ｏ２−ｆ）に対応したポンプ電流（ＩＰ）を時間で積分して基準ガスカナル（２６）の中の酸素充填レベル（Ｏ２ｒｅｌ）に関する大きさ（Ｏ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄ）を計算することを特徴とするラムダゾンデ作動方法。
【請求項２】
酸素測定装置（１８０）が基準ガスカナル（２６）から周囲の大気（２８）への或いは基準ガスカナル（２６）から排気ガスカナル（１１０）への酸素の流れを考慮することを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項３】
酸素測定装置（１８０）が大気圧の圧力信号（ｐ＿Ｕ）または排気ガス圧力の圧力信号（ｐ＿Ａｂｇ）を考慮することを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項４】
酸素測定装置（１８０）が前記ラムダゾンデ（１２０）の温度または排気ガス温度に関する温度信号（ｔｅｍｐ）を考慮することを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項５】
酸素測定装置（１８０）によって計算された、酸素充填レベル（Ｏ２ｒｅｌ）に関する大きさ（Ｏ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄ）が閾値（ＳＷ）と比較されること、及びリッチな内燃機関運転の間に閾値（ＳＷ）が割り込まれた場合にはポンプ電流（ＩＰ）の逆転が次の様に、即ち測定ガス室（１８）から基準ガスカナル（２６）への酸素イオン流（Ｏ２−）が発生する様に、行われることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項６】
酸素測定装置（１８０）によって計算された、酸素充填レベル（Ｏ２ｒｅｌ）に関する大きさ（Ｏ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄ）が閾値（ＳＷ）と比較されること、及び閾値（ＳＷ）が割り込まれた場合には内燃機関（１００）の空気と燃料との混合気を決定するラムダ制御装置（１４０）が閉ループ制御作動（Regelbetrieb）から開ループ制御作動（Steuerbetrieb）へ切換えられることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れかに記載の方法の実施のための制御装置（１３０）が備えられていることを特徴とする、ラムダゾンデの作動のための装置。
【請求項８】
制御装置（１３０）が、基準ガスカナル（２６）の中に存在している酸素の酸素充填レベル（Ｏ２ｒｅｌ）に関する大きさ（Ｏ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄ）を反映した酸素測定装置（１８０）を含むことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
コンピュータで実行すると、請求項１から６までの何れかに記載の方法の全てのステップを実行するコンピュータプログラム。
【請求項１０】
プログラムがコンピュータの上で実行されたときに、請求項１から６までの何れかに記載の方法を実施するための、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は独立の諸請求項の上位概念に基づくラムダゾンデの作動方法及びこの方法の実施のための装置に関する。
本発明の目的は又コンピュータプログラム並びにコンピュータプログラム製品である。
【０００２】
空気過剰率ラムダと云うのは燃焼技術の分野では実際に供給されたエアマス（＝空気量）と燃焼のために理論的に必要なエアマス、即ち化学量論的エアマス、との間の比を意味している。従ってリッチなガス混合気、即ち燃料過剰のガス混合気、は空気過剰率ラムダ＜１となる一方、リーンなガス混合気、即ち空気過剰のガス混合気、は空気過剰率ラムダ＞１となる。
【背景技術】
【０００３】
特許明細書 ＤＥ １０２ １６ ７２４ Ｃ１ には基準セル無しのワイドバンドラムダゾンデの作動のための方法が記載されているが、その方法ではリーンな内燃機関運転の間にポンプ電圧の反復的極性逆転が行われる。ポンプ電圧の短時間の極性逆転は、リッチな排気ガスの場合にラムダゾンデの測定ガス室の中へ到達することのある炭化水素を測定ガス室の中で酸化するための酸素がラムダゾンデの測定ガス室の中へ送り込まれるために役立つと云うことである。ラムダゾンデは常に測定作動状態に保持されるので、ラムダコントローラは常にラムダゾンデの信号を利用することが出来る。作動準備完了状態の保持はポンプ電圧の極性逆転の反復率の適切な選択によって保証され、その際ラムダゾンデのダイナミクスは変化しないと云うことである。
【０００４】
公開公報 ＤＥ １９８ ３８ ４６６ Ａ１ には、ポンプ電極が働かなくなることによって生じ得るリッチドリフトを除去すると云う、ラムダゾンデの作動のための方法が記載されている。その間にラムダゾンデに専らリーンな排気ガスが送られる選択可能な時間間隔の後に、前もって定められたインターバルの間ポンプ電圧の極性逆転或いはネルンスト電圧の引き上げが行われる。それによってラムダゾンデの測定ガス室からの酸素の汲み出しが助けられるので、ラムダゾンデのリッチドリフトが補償される。
【０００５】
公開公報 ＤＥ １０１ ６３ ９１２ Ａ１ には、腐食性のガス混合気の中で使用した場合でもラムダゾンデの長い耐用時間と良好な測定精度を保証すると云う、ラムダゾンデの作動のための方法が記載されている。これは内燃機関の運転休止時にラムダゾンデが作動状態に保持されるが、その際ポンプ電極の上での分極現象を抑制するためにポンプ電流の逆転が行われると云うことによって達成される。更にポンプ電極の保護のためにポンプの逆運転が低いポンプ電圧で持続的に維持されることが出来、その場合ラムダゾンデ信号が必要となると、持続的再生作動だけが中断されなければならない。
【０００６】
公開公報 ＤＥ １０ ２００６ ０６１９５４ Ａ１ には、特にリーン運転される内燃機関の排気ガス経路内の排気ガスラムダの測定のために設計されたラムダゾンデが記載されている。このラムダゾンデは第一の電極と第二の電極とを持ち、それ等の電極は酸素イオン導電性の固体電解質を介して互いに結合されている。測定室の中に配置されている第一の電極は拡散バリヤを介して、測定対象となる排気ガスと結合されている。第二の電極は基準ガスカナルの中に配置されている。基準ガスカナルには酸素透過性の多孔性の充填剤が満たされることが出来る。場合によっては行われる基準ガスカナルの充填とその幾何学的設計によって、一方では酸素の最適搬出が第二の電極によって保証され又他方では基準ガスカナルの中への汚染物質の侵入が防止されると云うことが達成されるとされている。
【０００７】
既知のラムダゾンデは限界電流リーンゾンデとして実現されており、このリーンゾンデではポンプ電流が二つの電極の間に十分に高い電位差を印加することによって生み出され、このポンプ電流は最初はラムダ＞１からラムダ＝１の領域内で空気過剰率ラムダに比例している。二つの電極に、二つの電極の間に生じるネルンスト電圧に対して反対の向きの電位をかけることによって、既知のラムダゾンデを用いて短時間リッチなラムダ領域内でも測定が可能となる。様々な作動状態の下で発生するネルンスト電圧を考慮して、電極の後ろの境界層同士の間に生じる実効ポンプ電圧はマイナスの酸素イオンに対してリッチからリーンへの或いはその逆への内燃機関運転の移行の際に（プラスとマイナスの）符号逆転を行うので、マイナスの酸素イオンはリーンな排気ガスの場合には第一の電極から第二の電極へ又リッチな排気ガスの場合には第二の電極から第一の電極へと運ばれる。
【０００８】
ドイツ特許出願 ＤＥ １０ ２００８ ００１０７９ （未公開）の中には、先に評価されたＤＥ １０ ２００６ ０６１ ９５４Ａ１ の中の限界電流リーンゾンデに対応するラムダゾンデが記載されている；しかしながらそのラムダゾンデでは意図的に作られた酸素リザーバが基準カナルの中に備えられている。この酸素リザーバは少なくとも一時的に基準カナル内での酸素留保を可能にするので、十分な酸素を利用することが出来、ラムダが１よりも小さいリッチな排気ガスの中での測定の間に酸素を基準カナルから測定ガス室の中へ逆ポンピングすることが出来る。それによって比較的長い期間の間リッチな排気ガスの場合に、それ自体特にリーンな排気ガスの中で作動するために作られたラムダゾンデを用いて測定をすることが出来る。しかしながらこのプロセスの流れに関するデータは含まれていない。
【０００９】
ドイツ特許出願  ＤＥ １０ ２００８ ００２ ７３５の中には、 ＤＥ １０ ２００８ ００１ ０７９ の中に記載されているラムダゾンデの拡張例が記載されており、このラムダゾンデの場合にも、意図的に作られた酸素リザーバが基準カナルの中に備えられている。この基準カナルには内燃機関の排気ガスカナルへの流路が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許発明第１０２１６７２４号明細書
【特許文献２】独国特許公開公報第１９８３８４６６号明細書
【特許文献３】独国特許公開公報第１０１６３９１２号明細書
【特許文献４】独国特許公開公報第１０２００６０６１９５４号明細書
【特許文献５】独国特許公開公報第１０２００８００２７３５号明細書
【発明の概要】
【００１１】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法は、主としてリーン運転される内燃機関の排気ガスカナルの中の排気ガスラムダの測定のために作られ、排気ガスカナルと接続された測定ガス室の中に配置されている第一の電極と、酸素イオン伝導性の固体電解質を介して第一の電極と接続された第二の電極を、を含んでいるラムダゾンデに関している。測定ガス室の中の酸素濃度に応じて、測定ガス室から基準ガスカナルへの酸素イオン流か或いは基準ガスカナルから測定ガス室への酸素イオン流に従って正の或いは負のポンプ電流が現れる。この発明に基づくやり方は、酸素測定装置が酸素イオン流に対応したポンプ電流から積分を用いて基準ガスカナルの中の酸素充填レベルに関する大きさを計算すると云うことを特徴としている。
【００１２】
この発明に基づくやり方は、ラムダゾンデによってもたらされたラムダ信号が有効であるか否か或いはラムダ信号が、基準ガスカナルの中で測定ガス室の中への逆ポンピングのために利用出来る酸素の不足の故に無効であるとして拒否されなければならないか否かと云う判断を可能にする。
【００１３】
基準ガスカナル内の酸素充填レベルに関する大きさの計算に基づいて更に、過濃な内燃機関運転の際になお可能なラムダ測定時間に関する予測を立てることが出来る。
過濃な内燃機関運転は例えば、内燃機関の排気ガスカナルの中に配置されている排気ガス後処理装置が過濃な排気ガス成分を用いてコンディショニング、例えば再生、されなければならないと云う時に行われることが出来る。その際には例えば過濃な排気ガス成分（炭化水素）を用いて再生されるＮＯｘ吸蔵型触媒が問題となり得る。更にこの様な用途の際には硫黄被毒からのＮＯｘ吸蔵型触媒の再生が必要となることがあり、その様な再生には数分かかることがあり、又その際にも過濃な排気ガス構成成分が除毒のために用いられることがある。
【００１４】
測定ガス室への逆ポンピングのために基準ガスカナルの中に存在している酸素の計算に基づいて、過濃な内燃機関運転に例えばＮＯｘ吸蔵型触媒の再生のために最長可能な時間を与えることが出来る一方、同時にラムダゾンデによって生み出されたラムダ信号が有効であると云うことが保証される。
【００１５】
ラムダゾンデは、とりわけそれ自体主として想定されているリーンな内燃機関運転のために、しかしながら又周期的に繰り返されるリッチな内燃機関運転のためにも、適する様に作られている。その様なラムダゾンデは既にこの明細書の導入部で触れられた特許出願ＤＥ １０ ２００８ ００２ ７３５及び ＤＥ １０ ２００８ ００１０７９ に基づく特許出願の中に記載されており、それ等の特許出願についてはそれぞれはっきりとした言及がなされている。
【００１６】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法の有利な拡張例と実施態様は付属の諸請求項から明らかとなる。
ラムダゾンデは好ましくは、基準ガスカナルの中の酸素充填レベルがリーンな内燃機関運転の間に、最高圧力に対応しているあらかじめ定められている大きさをオーバーしない様にするために、基準ガスカナルから周囲の大気へ或いは排気ガスカナルへ送られる化合物を含んでいる。好ましくは最高圧力は相対酸素充填レベル＝１（１００パーセント）に等しく設定される。ある有利な実施態様はそれ故、酸素測定装置が基準ガスカナルから周囲の大気への或いは基準ガスカナルから排気ガスカナルへ流れる酸素流を考慮すると云うことを想定している。その際好ましくは周囲の大気圧が考慮される。
【００１７】
別の実施態様は、酸素測定装置が少なくとも一つの圧力信号及び／又は温度を考慮すると云うことを想定している。圧力も温度も測定ガス室と基準ガス室との間の酸素輸送に対して影響を与える。
【００１８】
或る実施態様は、酸素測定装置によって計算された、酸素充填レベルに関する大きさが閾値と比較されると云うこと及びリッチな内燃機関運転の間にこの閾値が割り込まれた場合にはラムダセンサの二つの電極の間を流れるポンプ電流の逆転が行われるので、測定ガス室から基準ガスカナルへの酸素イオン流が生じ得ると云うことが想定されている。その際に水の分解電圧よりも高いポンプ電圧が許されれば、リッチな内燃機関運転の間に測定ガス室の中で酸素が得られ、その酸素はポンプ電流の逆転の間測定ガス室から基準ガスカナルの中の酸素充填レベルの一時的引き上げのために提供される。
【００１９】
或る実施態様は、酸素測定装置によって計算された、酸素充填レベルに関する大きさが閾値と比較されると云うこと及びリッチな内燃機関運転の間にこの閾値が割り込まれた場合には内燃機関の空気と燃料との混合気を決定するラムダ制御装置が閉ループ制御作動（Regelbetrieb）から開ループ制御作動（Steuerbetrieb）へ切換えられると云うことを想定している。この措置によってラムダゾンデによって生み出されたラムダ信号が無効である時間長さを考慮することが出来る。
【００２０】
この発明に基づく方法の実施のためのこの発明に基づく装置は、上記の方法の実施のための手段を含んでいる、特別に作られた制御装置に関している。
上記の制御装置はとりわけ、基準ガスカナルの中に存在している酸素充填レベルに関する大きさを反映する酸素測定装置を含んでいる。
【００２１】
上記の制御装置はとりわけ、プロセスステップが制御装置プログラムとして格納されている、少なくとも一つの電気的記憶装置を含んでいる。
この発明に基づくコンピュータプログラムによれば、そのプログラムをコンピュータの上で走らせると、この発明に基づく方法の全てのステップが実行される。
【００２２】
機械読み取りが可能な媒体の上に記録されたプログラムコードを含むこの発明に基づくコンピュータ・プログラム製品は、そのプログラムをコンピュータの上で走らせると、この発明に基づく方法を実行する。
【００２３】
この発明の実施例が図面に示されており、以下の記述の中で詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１はラムダゾンデが用いられている技術分野を示す。
【図２】図２は空気過剰率ラムダ＞１の作動状態にあるラムダゾンデを示す。
【図３】図３は空気過剰率ラムダ＜１の作動状態にあるラムダゾンデを示す。
【図４】図４は時間に対する信号の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には排気ガスカナル１１０の中に、制御装置１３０にラムダ信号を送るラムダゾンデ１２０の配置されている内燃機関１００が示されている。制御装置１３０はエンジン制御装置１４０を含んでおり、このエンジン制御装置１４０は少なくともトルク基準値Ｍｄに基づいて制御信号Ｋを定め、この制御信号Ｋは例えば、内燃機関１００に割当てられている、詳しくは示されていない燃料計量装置に送られる。制御信号Ｋは更にコンディショニング信号Ｋｏｎｄに依存しているが、このコンディショニング信号Ｋｏｎｄは詳しくは示されていない、排気ガス浄化装置の必要なコンディショニング、例えば再生、を表している。制御信号Ｋは更に、コンパレータ（比較器）１５０が酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄと閾値ＳＷとの比較に基づいて生成する解除信号ＦＳに依存している。
【００２６】
制御装置１３０は更にポンプ信号決定装置１６０を含んでおり、このポンプ信号決定装置１６０はエンジン制御装置１４０が生成するスイッチング信号に応じて、解除信号ＦＳに応じて又場合によっては、クロック１７０の生成する時間長さＴ２、Ｔ３に応じて、ラムダゾンデ１２０のためのポンプ信号ＩＰを決定する。
【００２７】
制御装置１３０は更に酸素測定装置１８０を含んでおり、この酸素測定装置１８０はポンプ信号ＩＰ、第一の圧力信号ｐ＿Ａｂｇ、第二の圧力信号ｐ＿Ｕ、温度信号ｔｅｍｐ、スイッチング信号Ｓ、及び特性値ＫＧに応じて酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄを計算する。
【００２８】
図２は内燃機関１００の排気ガス流１２に曝されているラムダゾンデ１２０を示している。排気ガスの一部は給気カナル１４と排気ガス拡散バリヤ１６を通って測定ガス室１８の中に到達するが、この測定ガス室１８の中には第一の電極２０が配置されている。第一の電極２０は酸素イオン伝導性の固体電解質２２を介して、基準カナル２６の中に配置されている第二の電極２４と接続されており、又この基準カナル２６はその出口側の端部２８で例えば周囲の大気中に或いは排気ガスカナル１１０の中に口を開いている。測定ガス室１８と基準ガス室２６、又従って両方の電極２０、２４はガス密の分離層３２によって互いに分離されている。ラムダゾンデ１０の加熱のために加熱要素３４が備えられている。
【００２９】
基準ガスカナル２６の中には酸素が蓄えられることが出来る。しかしながらラムダゾンデ１２０は意図的に作られた酸素リザーバ４０を含んでいることが好ましい。基準ガスカナル２６或いは酸素リザーバ４０の中に蓄えられた酸素は、必要の際には、それ故例えばラムダゾンデ１２０のリッチ作動の際に、十分な量だけ定められた運転時間長さにわたって迅速に提供される。
【００３０】
基準ガスカナル２６出口側の端部２８は流れ抵抗４２によって制限されている。流れ抵抗４２は基準ガスカナル２６の出口側の端部２８まで伸びていることが出来る。流れ抵抗４２は排気拡散バリヤ４４によって少なくとも部分的に充填されることができ、この排気拡散バリヤ４４は流れ抵抗４２の作用を更に高め又この排気拡散バリヤ４４は基準ガスカナル２６の中への周囲の大気或いは排気ガスカナル１１０からの汚れの侵入を防止する。
【００３１】
図２はラムダゾンデ１２０の、特にリーンな排気ガス流１２の時の作動を示している。両方の電極２０、２４はポンプ信号決定装置１６０に接続されており、ポンプ信号決定装置１６０からはリーン運転ポンプ電圧ＵＰ，ｍを生じさせる様なポンプ信号ＩＰが送られ、その際第二の電極２４の電位は正となっている。ポンプ電圧は例えば８００ｍＶに合わせられる。リーン運転の下では両方の電極２０、２４の間にはリーン運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｍが現れるが、この電圧は例えば２００ｍＶと比較的小さく、その際第二の電極２４には正の電位が現れる。リーン運転ポンプ電圧ＵＰ，ｍとリーン運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｍは互いに重ね合わされるので、両方の電極２０、２４の間には酸素イオンの輸送のために有効なリーン運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｍがもたらされ、この電圧はリーン運転ポンプ電圧ＵＰ，ｍとリーン運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｍとの間の差、即ち約６００ｍＶ、に相当し、その際第二の電極２４には正の電位が現れる。それによって第一の電極２０から第二の電極２４へリーン運転酸素イオン輸送Ｏ２−ｍが起こり、その結果酸素が測定ガス室１８から基準ガスカナル２６へポンピングされ、酸素は先ず蓄えられた後最大酸素充填レベルになった時に周囲の大気中へ或いは排気ガスカナル１１０の中へ排出される。リーン運転ポンプ電流ＩＰ，ｍは理論値（ストイキ値）に関して、空気過剰率ラムダに比例した限界電流である。
【００３２】
図３はリッチな排気ガス流１２の時の図２のラムダゾンデ１２０の作動状態を示している。
図３の中に示されている部分で、図２に示されている部分と一致するものは、それぞれ同じ参照記号を付けられている。
【００３３】
理論比（ストイキ比）と比べて酸素不足の排気ガス流１２の場合両方の電極２０、２４の間に著しく高い、例えば９００ｍＶ、のリッチ運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｆが現れ、その際更に正の電位が第二の電極２４に現れる。リッチ運転の下ではラムダゾンデ１２０は酸素を基準ガスカナル２６から測定ガス室１８へポンピングする。その様なリッチ運転酸素流Ｏ−２ｆが発生し得るためには、有効リッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆの極性が次の様に、即ち正の電位が第一の電極２０の上に現れる様に、定められていなければならない。この電位状態を達成するためには、電極２０、２４に掛けられているポンプ電圧がリッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆにされなければならない。その際電位逆転は、リッチ運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｆが例えば９００ｍＶと云う比較的高い電位にあると云うことに比べて、絶対に必要と云う訳ではない。有効なリッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆの（プラスマイナスの）符号の逆転は、リッチ運転ポンプ電圧ＵＰ，ｆの電位がリーン運転に比べて例えば３００ｍＶへ引き下げられ、更にその際正の電位が第二の電極２４に掛かっていれば、それだけで既に達成される。その場合、有効なリッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆとして６００ｍＶも得られ、第一の電極２０には正の電位が現れる。リッチ運転ポンプ電流ＩＰ，ｆも又理論値（ストイキ値）に関して、空気過剰率ラムダに比例した限界電流である。リッチ運転ポンプ電流ＩＰ，ｆはリーン運転ポンプ電流ＩＰ，ｍに対して反対の方向に流れる。空気過剰率ラムダ＝１の場合にはポンプ電圧ＵＰの変化の際にポンプ電流ＩＰの（プラスマイナスの）符号の逆転が行われる。
【００３４】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法は上に述べられたラムダゾンデ１２０に基づいている。排気ガス浄化装置の場合には、例えば、吸蔵能力の回復のために時々再生されなければならないＮＯｘ吸蔵型触媒が問題となる。更に、場合によっては硫黄被毒からの再生が必要となることがある。コンディショニング、特に排気ガス浄化装置の再生は、酸素不足状態にあり、従って炭化水素を含んでいる排気ガスの中で行われなければならないが、それ等の炭化水素は例えば制御信号Ｋの適当な決定によって機関内で、例えば燃料後噴射を用いて、準備することが出来る。
【００３５】
ラムダゾンデ１２０は排気ガスのラムダを測定し、測定値としてラムダ信号ｌａｍをエンジン制御装置１４０へ送るが、エンジン制御装置１４０には前もって定められた排気ガスラムダを守るためのラムダ制御器を含んでいる。ここでは、通常リーンの運転状態で、従って排気ガスが酸素過剰の状態で、運転される内燃機関１００が前提とされている。
【００３６】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法が図４に示されている信号の流れに基づいて以下に詳しく説明される：
最初の時点ｔ１への出発点はリーンな内燃機関運転とするが、その場合排気ガスラムダは例えば１．２とする。ポンプ電流ＩＰの値はここでは例えばＩＰ＋となっており、その場合には酸素が測定ガス室１８から基準ガスカナル２６の中へポンピングされ、図の例では基準ガスカナル２６は完全に酸素で満たされているものとする。実際に存在している酸素充填レベルＯ２ｒｅｌが示されているが、その最高酸素充填レベルには相対値＝１が対応しているものとする。
【００３７】
第一の時点ｔ１ではコンディショニング信号Ｋｏｎｄが現れ、この信号に基づいてエンジン制御装置１４０がスイッチング信号Ｓを送り出す。ポンプ信号決定装置１６０はＩＰ−の値のポンプ電流が発生する様にポンプ信号ＩＰを決定し、この信号が基準ガスカナル２６から測定ガス室１８の中への酸素イオン流Ｏ２−ｍを生じさせる。
【００３８】
酸素測定装置１８０は酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄを主として酸素イオン流Ｏ２−ｍ，Ｏ２−ｆに対応しているポンプ電流ＩＰから積分を用いて計算する。計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄは可能な限り正確に、実際の酸素充填レベルＯ２ｒｅｌと一致する筈である。通常は比較的長いリーンな内燃機関運転の後に現れる第一の時点ｔ１では、可能最大の酸素充填レベルＯ２ｒｅｌとなっており又酸素測定装置１８０がしかるべく正確な、酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄを測定していると考えることが出来る。大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄはポンプ信号ＩＰの積分に基づいて又リーンな内燃機関運転を示しているスイッチング信号Ｓに基づいて又更に、好ましくは例えばラムダゾンデ１２０の形態を表している少なくとも一つの特性値ＫＧに基づいて、計算される。
【００３９】
この発明に基づくやり方は酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄの存在によって、ラムダゾンデ１２０によってもたらされたラムダ信号ｌａｍが有効であるか否か或いはラムダ信号ｌａｍが、基準ガスカナル２６の中で測定ガス室１８の中への逆ポンピングのために利用出来る酸素の不足の故に無効であるとして拒否されなければならないか否かと云う判断を可能にする。
【００４０】
このために酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄが比較器１５０の中で閾値ＳＷと比較される。酸素が足りていさえすれば、解除信号ＦＳが生成され、この信号ＦＳがエンジン制御装置１４０並びにポンプ信号決定装置１６０へ送られる。
【００４１】
更に酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄに基づいて、リッチな内燃機関運転の際になお可能なラムダ測定時間に関する予測を立てることが出来る。
【００４２】
酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄに基づいて、例えばＮＯｘ吸蔵型触媒の再生のためのリッチな内燃機関運転は可能最長の時間長さＴ１持続することが出来る一方、同時に、ラムダゾンデ１２０によって生成されたラムダ信号ｌａｍが有効であると云うことが保証されている。
【００４３】
図に示されている実施例では、解除信号ＦＳがキャンセルされる様に、第二の時点ｔ２では閾値ＳＷが割り込まれていなければならない。
或る実施態様では、測定ガス室１８から基準ガスカナル２６への酸素イオン流が起きることが出来る様にするために、ポンプ電流ＩＰの逆転が行われる。その際に水分解電圧よりも高いポンプ電圧が許されると、リッチな内燃機関運転の間に測定ガス室１８の中に酸素が得られ、この酸素がポンプ電流ＩＰの逆転の間に測定ガス室から基準ガスカナル２６の中での酸素充填レベルＯ２ｒｅｌの一時的引き上げのために供給される。ポンプ電流ＩＰの逆転は計算された酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する前もって定められた大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄ（この大きさは図に示されている実施例では例えば０．９とすることが出来、必ずしも値１に等しくなければならないと云う訳ではない）に到達した後、第二の時間長さＴ２の後の第三の時点ｔ３で終了する。代わりのやり方としてこの第二の時間長さＴ２は予めクロック１７０によって定めておくことも出来る。この第二の時間長さＴ２の間基準ガスカナル２６の中の相対的酸素充填レベルＯ２ｒｅｌは再び上昇して行く。
【００４４】
第二の時間長さＴ２の間は有効なラムダ信号ｌａｍは得られないので、ラムダ制御は出来ず、内燃機関１００の制御された運転だけが可能である。
第三の時点ｔ３からはポンプ電流ＩＰの逆転が再び終了されるので、引き続き行われているリッチな内燃機関運転の故に再び酸素が基準ガスカナル２６から測定ガス室１８へポンピングされ、この酸素が追加充填された酸素ストックの故に十分な量利用出来、その結果再び内燃機関１００のラムダ制御運転が行われることが出来る。ポンプ電流ＩＰの逆転は再び、計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄと閾値との比較に基づいて或いはクロックにより時間長さＴ２の設定によって終了されることが出来る。
【００４５】
とりわけ第一の電極２０の領域内でのプロセスの安定化のために好ましくは更に前もって定められた第三の時間長さＴ３が設定されるが、この時間長さＴ３は第四の時点１４に終了し、この時点１４からラムダ信号ｌａｍが有効とみなされてラムダ制御装置へ送られる。第三の時間長さは専らクロック１７０によって事前設定される。
【００４６】
リッチな内燃機関運転はなお時点ｔ５まで続けられ、この時点ｔ５でコンディショニング信号Ｋｏｎｄがキャンセルされ、再び通常想定されているリーンな内燃機関運転へ切換えられる。
【００４７】
基準ガスカナル２６への酸素の逆ポンピングが無ければ、利用に供される酸素の量が十分ではないので、蓄えられていた酸素を使い尽してしまった後は最早ラムダ制御は不可能となってしまうであろう。その様な場合に発生する基準ガスカナル２６内での酸素減少の動きが図４の中の第二の時点ｔ２からの破線で示されている。ここでは、既に第三の時点ｔ３の到達前に利用出来る酸素が完全に使い尽されていると云うことが前提として仮定されている。
【００４８】
第一の時間長さＴ１は例えば１秒から１００秒までの範囲にあり、第二の時間長さは０．５秒から８秒までの範囲に又第三の時間長さは０．１秒から１秒までの範囲内にある。この場合第一の時点ｔ１から第五の時点ｔ５までの全ての時間長さ、従ってリッチな内燃機関運転の時間長さは例えば数秒から例えば３０秒まで続くことがあり得る。
【００４９】
酸素測定装置１８０は好ましくは基準ガスカナル２６から周囲の大気へ或いは基準ガスカナル２６から排気ガスカナル１１０へ流れる酸素の流れを考慮し、その際には酸素充填レベルＯ２ｒｅｌに関する計算された大きさＯ２ｒｅｌ＿Ｍｏｄの他に第一の或いは第二の圧力信号ｐ＿Ａｂｇ、ｐ＿Ｕが考慮され、その際第一の圧力信号ｐ＿Ａｂｇは排気ガス圧力を又第二の圧力信号ｐ＿Ｕは周囲の大気圧を反映している。
【００５０】
更に酸素測定装置１８０は好ましくは温度信号ｔｅｍｐを考慮するが、この温度信号は例えばラムダゾンデ１２０の温度に関する大きさ或いは少なくとも排気ガス温度に関する大きさを反映している。
【符号の説明】
【００５１】
１２  排気ガス流
１４  給気カナル
１６  排気ガス拡散バリヤ
１８  測定ガス室
２０  第一の電極
２２  酸素イオン伝導性の固体電解質
２４  第二の電極
２６  基準ガスカナル
２８  基準ガスカナルの出口側の端部
３２  ガス密の分離層
３４  加熱要素
４０  酸素リザーバ
４２  流れ抵抗
４４  排気拡散バリヤ  
１００  内燃機関
１１０  排気ガスカナル
１２０  ラムダゾンデ
１３０  制御装置
１４０  エンジン制御装置
１５０  コンパレータ（比較器）
１６０  ポンプ信号決定装置
１７０  クロック
１８０  酸素測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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